「07热力学第一定律习题解答」

第七章热力学第一定律一选择题1.图为质量一定的某理想气体由初态a经两过程到达末状态c，其中abｃ为等温过程，则()A．aｄc也是一个等温过程B．aｄｃ和abc过程吸收的热量相等C．adc过程和abc过程做功相同D．abc过程和ａdc过程气体内能变化相同解:热量和功均是过程量,内能是状态量。故答案选D。2.有两个相同的容器,容积不变，一个盛有氦气,另一个盛有氢气,（看成刚性分子),它们的压强和温度都相等,现将5J的热量传给氢气，使氢气的温度升高,如果使氦气也升高同样的温度,则应向氦气传递热量是(）A．6JB.5JＣ.３JD.2Ｊ解:氦气是单原子分子，自由度为3，氢气是双原子分子，自由度为５。根据理想气体的状态方程，两种气体的摩尔数相同。容器容积不变，气体吸收的热量全部转化为内能。再根据理想气体的内能公式,使氦气也升高同样的温度,应向氦气传递热量是3J。答案选C。3.1mｏｌ的单原子分子理想气体从状态A变为状态Ｂ，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道,则可求出()Ａ．气体所作的功C．气体传给外界的热量解答案:BB.气体内能的变化D.气体的质量4.已知系统从状态Ａ经某一过程到达状态B,过程吸热１０J,系统内能增量为５J。现系统沿原过程从状态B返回状态A，则系统对外作功是()A.-１5JB.-５JC.５JD.１5Jه解热力学第一定律的表达式，系统从Ａ态经某一过程到达B态时系统做的功为J。因此当系统沿原过程从Ｂ态返回Ａ态时，系统对外做功为-5J。ه因此答案选Ｂ。5．用公式计算理想气体内能增量时，此式(）A.只适用于准静态的等体过程B．只适用于一切等体过程C．只适用于一切准静态过程D.适用于一切始末态为平衡态的过程ه解答案选D6．对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比Ｗ/Ｑ等于()A.2/3Ｂ.1／2Ｃ.2／5D.2/７解答案选D7.理想气体初态的体积为V1，经等压过程使体积膨胀到V２,则在此过程中,气体对外界作（）A．正功，气体的内能增加ههB.正功，气体的内能减少C．负功，气体的内能增加ههD．负功，气体的内能减少解等压膨胀过程系统对外作正功，由于压强不变体积增加，所以温度升高，因此气体的内能增加。因此答案选A。８.理想气体内能不变的过程是A．绝热过程和等温过程Ｂ.循环过程和等体过程C.等温过程和循环过程（)D．等体过程和绝热过程解对于一定的理想气体,其内能仅取决于状态的温度，如果一个热力学过程的初末态温度没有变化，则内能也不变化。因此答案选C。9.一定量的某种理想气体起始温度为T，体积为Ｖ，该气体在下面循环过程中经过下列三个平衡过程:（1）绝热膨胀到体积为2V;(２)等体变化使温度恢复为T;（3)等温压缩到原来体积V,则此整个循环过程中,气体（)A.向外界放热B．对外界作正功Ｃ.内能增加Ｄ.内能减少解:画出p－V图,这个循环是逆循环。在逆循环过程中，内能不变，外界对系统做功,因此系统向外界放热。故答案选A。１0．用下列两种方法：（1)使高温热源的温度T1升高∆T；(2）使低温热源的温度Ｔ２降低同样的∆T值,分别可使卡诺循环的效率升高∆η1和Ｄｈ2。两者相比（)A．∆η1＞∆η2B.∆ｈ2＞∆η1C．∆η１=Ｄｈ２D.无法确定哪个大解：故答案选Ｂ。11.在绝热良好的房间内有一台工作着的电冰箱。若冰箱门一直敝开着,待一定时间后，房间的温度将()A．降低B.升高C.不变D.无法确定解:电冰箱工作时是逆循环，它向环境放出的热量大于从冰箱中吸收的热量。故答案选B。12.两个卡诺热机的循环曲线如图所示,一个工作在温度为T１与T3的两个热源之间，另一个工作在温度为T2与Ｔ３的两个热源之间,已知这两个循环曲线所包围的面积相等,由此可知：()A．两个热机的效率一定相等B．两个热机从高温热源所吸收的热量一定相等C．两个热机向低温热源所放出的热量一定相等D．两个热机吸收的热量与放出的热量的差值一定相等解：循环曲线所包围的面积表示工作物质在整个循环过程中对外做的净功,而循环过程的内能不变，因此工作物质吸收的净热量相等。故答案选D。二填空题１.从任何一个中间状态是否可近似看成平衡态,可将热力学过程分为过程和过程,只有过程才可以用pV图上的一条曲线表示。解：准静态,非准静态;准静态2.在热力学中,系统作功是通过来完成的;系统与外界之间传递热量是通过来完成的。解：物体的宏观位移；分子之间的相互碰撞3.一气缸内贮有１０ｍｏl的单原子分子理想气体,在压缩过程中外界作功209Ｊ，气体升温１Ｋ，此过程中气体内能增量为_____,外界传给气体的热量为_____＿＿___＿_。解:12４.７J，-8４.3J4.理想气体状态变化满足pdV=νＲdT为过程,满足Vdｐ=νRｄT为过程；满足pdV+Ｖdp=0为过程。解:等压；等体;等温。5.一定量的某种理想气体在等压过程中对外做功200J。若此种气体为单原子分子气体,则该过程中需吸热J;若为双原子分子气体,则需吸热J。解:单原子分子气体Ｊ双原子分子气体Ｊ6.如图所示，一定量理想气体从A状态（2p1、Ｖ1）经历如题图所示的直线过程变到Ｂ状态(ｐ１、2V2）,则AB过程中系统作功Ｗ=；内能增加∆U＝。解:ＡＢ过程中系统作功等于AB下的面积,即W=。从理想气体状态方程可知，B状态的温度和A状态的温度相同，故内能不变,即ＤU=0。7．如图所示,1ｍol的单原子理想气体,从状态A(p１，Ｖ1)变化至状态B（p2，Ｖ2)，如图所示，则此过程气体对外作的功为_＿_____＿_＿_,吸收的热量为__＿________。解:，8.如图所示，已知图中两部分的面积分别为S1和S2，那么（1）如果气体膨胀过程为a—1—b，则气体对外做功W=；（2）如果气体进行ａ—2—b—１—a的循环过程,则它对外作Ｗ=解：S1+S2；–S1。。9．气体经历如图所示的一个循环过程，在这个循环中,外界传给气体的净热量是___＿__（J）。解循环过程热力学能不变,外界传给气体的净热量就是循环过程对外做的功。本题中这个功等于循环曲线（正方形)包围的面积，不难计算得到J10．有一卡诺热机,用2９kg空气为工作物质，工作在27℃的高温热源与－73℃的低温热源之间,此热机的效率η＝。若在等温膨胀的过程中气体体积增大２.71倍,则此热机每一次循环所做的功为。(设空气的摩尔质量为29×１0-３kｇ.ｍol－１）解:效率η=(Ｔ1－T2）/T１＝33.3%(或者1/3）。因，故J11.有一卡诺致冷机，其低温热源温度为Ｔ2=200Ｋ，高温热源温度为Ｔ1＝３５０K,每一循环,从低温热源吸热Ｑ2=４０0Ｊ,则该致冷机的致冷系数ω=。每一循环中外界必须做功Ｗ＝。解:ω=T2/(Ｔ1-T2)=4／3；Ｊ三计算题7．已知2.0mol的氦,起始的温度是２7℃，体积是20ｌ。此氦先等压膨胀至体积为原体积的2倍,然后作绝热膨胀使其温度仍恢复到起始温度。（1)在p-V图上画出过程的曲线；(2）在这过程中共吸热多少?(３)氦的内能总改变多少?(4）氦所作的总功为多少？(5)最后的体积为多少？（氦可看作为理想气体)。解：(1